半导体器件物理复习题
1. 平衡半导体的特征（或称谓平衡半导体的定义） 所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体， 是指无外界（如电压、电场、磁场或温度梯度 等）作用影响的半导体。在这种情况下，材料的所有特性均与时间和温度无关。
2. 本征半导体：
本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。
3. 受主（杂质）原子：
形成P 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（ 般为兀素周期表中的 川族兀素）。
4.施主（杂质）原子：
形成N 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（ 般为兀素周期表中的
V 族兀
素）。
5. 杂质补偿半导体：
半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。 6. 兼并半导体：
对N 型掺杂的半导体而言，电子浓度大于导带的有效状态密度，
费米能级咼于导带底 （E F -E c ）；对P 型掺杂的半导体而言， 空穴浓度大于价带的有效
状态密度。费米能级低于价带顶（ E F - E v ：：： 0 ）。
7. 有效状态密度:
*
3/2
2n
?）J E
二
E 与
在价带能量范围（亠~
E v ）内，对价带量子态密度函数 g v （E ）= 4叮
空穴玻尔兹曼函数f F E=exp-E F —E 的乘积进行积分（即
1 kT 」
8. 以导带底能量E c 为参考，导带中的平衡电子浓度:
“
* 3/2
;4
応（2g ）
启_—
「
E —E
F dE ）得到的
2 二 m n kT
称谓导带中
h 3
9. 以价带顶能量E v 为参考，价带中的平衡空穴浓度:
以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。
10. * 3/2
4二 2m
n
导带量子态密度函数 g c E - 3 h
> E - E c
14.本征费米能级E Fi :
是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，
1
3
f *冷
m
p
3
i
—E midgap
+ — kT
ln
4
I
m p
E 丿
； 其中禁带宽度
E g =
E-Q 。E
15. 本征载流子浓度n :
本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度
n o 二P o 二n j 。硅半导体，在
10 3
T =300K 时，n i =1.5 10 cm 。
16. 杂质完全电离状态：
当温度高于某个温度时， 掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质； 掺
杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。 17. 束缚态：
在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。 束缚态时，半导
体内的电子、空穴浓度非常小。 18. 本征半导体的能带特征：
本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，
且跟温度有关。如果电子和空穴的有效质量
严格相等，那么本征半导体费米能级的位置严格位于禁带中央。 在该书的其后章节中， 都假
肌=2
m *kT “
< h 2丿
3 2
Nv =2| ‘2兀 m ；kT '
< h 2丿
3
2
12.导带中电子的有效状态密度
13•价带中空穴的有效状态密度 ？ n 严肌旳卜空^斤幻其含义是:
导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘
设：本征半导体费米能级的位置严格位于禁带中央。 （画出本征半导体的能带图）。
19.非本征半导体：
进仃了疋量的施主或受主掺杂， 从而使电子浓度或空穴浓度偏离了本征载流子浓度， 产生多
子电子（N 型）或多子空穴（ P 型）的半导体。
20.本征半导体平衡时载流子浓度之间的关系:
n ° =po 5 n op 。= n ：，n 2 = N c N v exp —g =N c N v exp|—
T 3 exp ——g
l kT 丿
I M 丿 V kT
本征载流子浓度强烈依赖与温度。
以本征费米能级为参考描述的电子浓度和空穴浓度：
.05,时
1 kT 一
P o = ni exp
:E F -E R 1 I
kT 一
本征半导体的特征。上式的载流子浓度表达式既可以描述非本征半导体， 又可以描述本征半
导体的载流子浓度。
21. 非本征半导体平衡时载流子浓度之间的关系：
n p n 2
「E F
- E Fi
1
「E F - E Fi 1
n o P o 二 n
i ，n 。= n ：exp
p 。二 n i exp -
1 kT 」
1 kT 」
22. 补偿半导体的电中性条件：
n 。N a' P o N ； 1 其中：
n 。是热平衡时，导带中总的电子浓度； p o 是热平衡时，价带中总的空穴浓度；
N~二N a - P a 是热平衡时，受主能级上已经电离的受主杂质；
N d •二N d - n d 是热平衡时，施主能级上已经电离的施主杂质；
N a 是受主掺杂浓度；N d 是施主掺杂浓度；p a 是占据受主能级的空穴浓度；
n d 是占据施主
能级的电子浓度。也可以将（1）写成：
n o （心 - P a ）二 P o
肌-心
2
在完全电离时的电中性条件： 完全电离时，n d
= 0, P a
= 0，有 n o
N^ P
o
N d
3
